Thứ Bảy, 7 tháng 5, 2016

    Hãy tắt facebook và đi tưới cây

    Tôi nghĩ rằng việc bảo vệ môi trường chỉ mang thể thực hiện 1 bí quyết có hiệu quả lúc mà chúng ta giàu. Bởi vì khi chưa giàu, rồi chúng ta cũng sẽ bào mòn môi trường để ăn dần. Đừng để bị định hướng ánh mắt nhìn về Formosa. Hãy quay qua 1 hướng khác, nơi đang ko với báo chí nào để mắt đến, đấy là các làng nghề truyền thống.

    Theo thông tin của Bộ Tài nguyên và Môi trường năm 2015, chúng ta sở hữu tới hơn 5000 làng nghề và làng với làng nghề. Cả nước hiện với hơn 1000 làng nghề được công nhận là làng nghề truyền thống. Và mọi trong số ấy đều đang đứng trong tình trạng ô nhiễm môi trường đáng báo động. Bộ này còn có biết với các địa phương mức độ ô nhiễm kim loại nặng (Cr6) đã gấp 3000 lần mức cho phép. Và chúng ta cũng không lạ gì có cụm từ "làng ung thư", chỉ là đang tạm quên đi vì cụm từ "Vũng Áng" hay "Formosa" đang nóng hơn mà thôi. những làng nghề ở xã Thạch Sơn (Lâm Thao, Phú Thọ) hay Dục Tú 3 (Đông Anh, Hà Nội) đã dẫn đến dòng chết của hàng trăm người vì bệnh ung thư, lao phổi, viêm họng, bệnh gan do khói bụi và chất độc từ hoạt động cung ứng gây ra.
    Hãy thôi nhìn ra biển chi cho xa, hãy nhìn lại chính các con sông, con rạch, con mương ngay trước nhà, sau nhà, hay sắp nhà, dễ dàng thấy ngay chúng đen kịt. Ở ấy ko với Formosa, ko sở hữu khu công nghiệp nghìn tỉ, chỉ với những làng nghề thủ công, đem lại năng suất lao động tốt, tích luỹ xã hội ít, nhưng vẫn tàn phá môi trường không kém.
    Thậm chí ở những nơi chẳng cung cấp gì, như kênh Nhiêu Lộc, Thị Nghè vẫn đen kịt, nhiều chiếc kênh khác giữa Sài Gòn trở thành kênh chết dù chẳng sở hữu hoạt động cung ứng công nghiệp gì quanh đó.
    Chúng ta đòi giữ môi trường, ko lớn mạnh công nghiệp nặng, chúng ta đòi giữ cá, giữ tôm. Nhìn lại đi, chúng ta đánh bắt cá trên biển bằng mìn, bằng độc, bằng lưới cào. Chúng ta đánh bắt tận diệt. Vậy thì chúng ta nhân danh dòng gì để kể chúng ta yêu môi trường, kêu gọi giữ lấy môi trường? Trên cơ sở nào để vững chắc rằng chúng ta sẽ trồng cây, sẽ nuôi tôm nuôi cá, không khiến cho hại môi trường lúc mà loại bụng chúng ta chưa no?
    Hãy tắt facebook và đi tưới cây - ảnh 1
    Sông rạch vẫn ngập ngụa rác trong lúc chúng ta vẫn ra rả kêu gọi bảo vệ môi trường - Ảnh: Phạm Dự
    Chúng ta đã sở hữu 1 thời gian hàng mấy nghìn năm có 1 nền công nghiệp gần như bằng ko, chúng ta chưa hề giàu với. Và lúc chưa sở hữu các nhà máy, khu công nghiệp, môi trường cũng chẳng phải được giữ gìn hay trân quý như chúng ta đang hô hào. Trải qua hàng nghìn năm, là 1 nước nông nghiệp nhưng chúng ta chưa thể phát minh ra được cách đánh bắt nào mới và hiệu quả ngoài mìn và lưới cào. Cũng từng ấy năm chúng ta loay hoay chưa biết trồng cây gì ko kể lúa. Thậm chí, chúng ta đánh bắt luôn vào mùa cá đẻ và đốn ngay chiếc cây đang trồng để trồng vật dụng khác lợi nhuận hơn mà chẳng phải nghĩ gì tới biến đổi môi trường hay khí hậu từ những việc làm cho ấy. Chúng ta đánh bắt ngày càng xa bờ, nghĩa là nguồn cá chúng ta ngày càng cạn kiệt. Chúng ta trồng trọt ngày càng nhiều phân bón, hoá chất hơn, nghĩa là đất đai chúng ta ngày càng cằn cỗi. Chúng ta đã có thời gian sống sở hữu thiên nhiên quá lâu, nhưng chúng ta chỉ bào mòn nó đi thôi, và chưa phát minh ra được gì để cứu lấy nó cả.
    Bảo vệ môi trường bằng những việc nhỏ nhất
    Hàng năm chúng ta có hầu hết các phong trào, những cuộc phát động bảo vệ môi trường, nhưng rồi hầu như kết quả đạt được đều tương đối khiêm tốn. Giữa thế kỷ 21, chúng ta vẫn gắn liền những lễ hội của mình sở hữu rác, cứ chỗ nào đông người 1 chút là thành bãi rác ngay sau ấy.
    Vào nhiều trường học, cơ quan, công sở, dễ bắt gặp việc không tắt các đồ vật điện sau khi dùng xong xảy ra như cơm bữa.
    Ngay trong khuôn viên những trường đại học, việc phân loại rác tại nguồn vẫn còn hơi xa xỉ. Và tôi e rằng rộng rãi sinh viên ko thể trả lời được rác sinh hoạt tại nguồn phân ra thành mấy mẫu.
    Chúng ta sử dụng điện, dùng xăng, dùng nhiên liệu thiên nhiên 1 bí quyết vô tội vạ, chúng ta lười vận động, chúng ta luôn sắm bí quyết đổ thừa.
    Điều ấy cho thấy rằng chúng ta thật sự vẫn chưa sẵn sàng cho việc bảo vệ môi trường mà chúng ta vẫn đang ra rả kêu gọi.
    vì thế, hãy khoan nói tới chuyện Formosa xả thải lúc mà không khí chúng ta đang hít thở mỗi ngày chưa chắc đã ít độc hại hơn nước biển miền Trung. Và ko sở hữu Formosa nào xả thải ở Sài Gòn hay Hà Nội hết, tự chúng ta mang ngút ngàn xe máy, ô tô và hàng đống giờ kẹt xe giữa phố đã đủ tự đầu độc mình rồi.
    Hãy bảo vệ môi trường bằng việc phân mẫu rác tại nguồn, tiết kiệm năng lượng tại nhà riêng, siêu thị, ủng hộ những chính sách của chính phủ về việc hạn chế phương tiện lưu thông cá nhân.v.v... sẽ thiết thực hơn phổ biến lần việc tiêu tốn điện năng cho việc lên facebook kêu gào chọn lựa giữa cá tôm hay nhà máy.
    nếu cho tôi chọn lựa giữa cá tôm hay nhà máy thép, tôi tậu tắt facebook và đi tưới rau vì tôi tin rằng bộ máy chính phủ mang rộng rãi nhà cố vấn chuyên môn tầm cỡ sẽ tìm lựa chính xác hơn 1 anh công nhân mới thấp nghiệp đại học với tấm bằng kỹ sư như tôi.

    Chủ Nhật, 20 tháng 3, 2016

    Máy bơm thủy lực: Công thức tính lưu lượng

    bom thuy luc
    Trước tiên chúng ta làm quen với khái niệm: Thể tích công tác (hay lưu lượng riêng) của máy bơm là thể tích chất lỏng được máy bơm đẩy ra cửa thoát ứng với một vòng quay của trục máy bơm. Vậy V=Q/n; n – số vòng quay trên phút của trục máy bơm, Q – lưu lượng của máy bơm.

    1. Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
    Bơm bánh răng ăn khớp ngoài

    Thể tích công tác được tạo thành giữa các mép bánh răng với thành vỏ máy bơm.
    V = m∙z∙b∙h∙π (1)
    m – Modul bánh răng
    z – số răng
    b – bề dày của bánh răng
    h – chiều cao răng

    2. Bơm bánh răng ăn khớp trong
    Bơm bánh răng ăn khớp trong

    Thể tích công tác được tạo bởi các mép bánh răng trong với thành vỏ và vách ngăn.
    V = m∙z∙b∙h∙π (2)
    m – Modul bánh răng
    z – số răng của bánh răng trong
    b – bề dày của bánh răng
    h – chiều cao răng

    3. Bơm rotor – bánh răng
    Bơm rotor – bánh răng

    Rotor thực hiện chuyển động hành tinh va ăn khớp trong với stato. Số răng ăn khớp của rotor nhỏ hơn số răng stato một răng.
    V = z∙(Amax – Amin ) ∙b (3)
    z – số răng của rotor
    b – bề dày của răng
    A – diện tích của khoang trống

    4. Bơm trục vít
    Bơm trục vít

    Thể tích công tác tạo bởi giữa các trục vít với vỏ bơm
    V = (D2 – d2) ∙s∙π/4 – D2(α – sin2α) ∙s∙/2 (4)
    Ở đó: cosα = (D+d)/(2D)

    5. Bơm cánh gạt tác động đơn
    Bơm cánh gạt tác động đơn

    Thể tích công tác tạo bởi khoang giữa mặt trụ rotor và stato và các cánh gạt
    V=2∙π ∙b∙e∙D (5)
    b – bề dày của cánh gạt

    6. Bơm cánh gạt tác động kép
    Bơm cánh gạt tác động kép
    V = π∙b(D2 – d2)/2 (6)
    7. Bơm piston hướng kính với rotor lệch tâm
    Bơm piston hướng kính với rotor lệch tâm
    Piston thực hiện chuyển động tịnh tiến khứ hồi trong các lỗ trên rotor vời chiều dài hành trình bằng 2 lần độ lệch tâm e.
    V = (πdk2/4)∙2∙e∙z (7)
    z – số piston
    8. Bơm piston hướng kính với trục quay lệch tâm
    Bơm piston hướng kính với trục quay lệch tâm
    Trục quay lệch tâm làm các piston chuyển động tịnh tiến khứ hồi trong lòng các lỗ cố định trên stato.
    V = (πdk2/4)∙2∙e∙z (8)
    z – số piston.

    9. Bơm piston hướng trục với trục gập
    Bơm piston hướng trục với trục gập
    Phụ thuộc vào góc gập giữa cụm piston với trục quay làm các piston chuyển động tịnh tiến.
    V= (πdk2/4)∙2rh∙z∙tgα (9)
    z – số piston.

    10. Bơm piston hướng trục với đĩa nghiêng
    Bơm piston hướng trục với đĩa nghiêng
    Piston tỳ lên đĩa nghiêng một góc α quay theo trục. Từ góc nghiêng của đĩa xác định được hành trình mỗi piston
    V = (πdk2/4)∙2rh∙z∙tgα (10)
    z – số piston.


    Van servo : Công dụng, Cấu tạo, Nguyên lý làm việc

    Van servo : Công dụng, Cấu tạo, Nguyên lý làm việc
    Công dụng
    Van servo là dạng van phối hợp giữa hai loại van: van phân phối và van tiết lưu, kết hợp với tín hiệu điều khiển điện. Van servo có thể điều khiển được vô cấp lưu lượng qua van. Van servo được dùng trong các mạch điều khiển tự động.

    Nguyên lý làm việc
    Sơ đồ nguyên lý van servo
    Hình 1. Sơ đồ nguyên lý của bộ phận điều khiển con trượt của van servo

    Bộ phận điều khiển con trượt của van servo (torque motor) thể hiện trên hình gồm các chi tiết sau:
    • Nam châm vĩnh cửu
    • Phần ứng và hai cuộn dây
    • Cánh chặn và càng đàn hồi
    • Ống đàn hồi
    • Miệng phun dầu

    Hai nam châm vĩnh cửu đặt đối xứng tạo thành khung hình chữ nhật, phần ứng trên đó có hai cuộn dây và cánh chặn dầu, ngàm với phần ứng, tạo nên một kết cấu cứng vững. Định vị phần ứng và cánh chặn dầu là một ống đàn hồi, ống này có tác dụng phục hồi cụm phần ứng và cánh chặn về vị trí trung gian khi dòng điện vào hai cuộn dây cân bằng. Nối với cánh chặn là càng đàn hồi, càng này nối trực tiếp với con trượt. Khi dòng diện vào hai cuộn dây lệch nhau thì phần ứng bị hút lệch, do sự đối xứng của các cực nam châm mà phần ứng sẽ quay. Khi phần ứng quay, ống đàn hồi sẽ biến dạng đàn hồi, khe hở từ cánh chặn đến miệng phun dầu cũng sẽ thay đổi (phía này hở ra và phía kia hẹp lại). Điều đó dẫn đến áp suất ở phai phía của con trượt lệch nhau và con trượt được di chuyển. Như vậy:
    - Khi dòng điện điều khiển ở hai cuộn dây bằng nhau hoặc bằng 0 thì phần ứng, cánh, càng và cont rượt ở vị trí trung gian (áp suất ở hai buồng con trượt cân bằng nhau)
    - Khi dòng điện i1 ≠ i2 thì phần ứng sẽ quay theo một chiều nào đó tùy thuộc vào dòng điện của cuộn dây nào lớn hơn. Giả sử phần ứng quay ngược chiều kim đồng hồ, cánh chặn dầu cũng quay theo làm tiết diện chảy của miệng phun dầu thay đổi, khe hở miệng phun phía trái rộng ra và khe hở miệng phun phía phải hẹp lại, áp suất dầu vào hai buồng con trượt không cân bằng, tạo lực dọc trục, đẩy con trượt di chuyển về bên trái, hình thành tiết diện chảy qua van (tạo đường dẫn dầu qua van). Quá trình trên thể hiện ở hình 2b. Đồng thời khi con trượt sang trái thì càng sẽ cong theo chiều di chuyển của con trượt làm cho cánh chặn dầu cũng di chuyển theo. Lúc này khe hở ở miệng phun trái hẹp lại và khe hở ở miệng phun phải rộng lên, cho đến khi khe hở của hai miệng phun bằng nhau và áp suất hai phía bằng nhau thì con trượt ở vị trí cân bằng. Quá trình đó thể hiện ở hình 2c.
    Mômen quay phần ứng và mômen do lực đàn hồi của càng cân bằng nhau. Lượng di chuyển của con trượt tỷ lệ với dòng điện vào cuộn dây
    - Tương tự như trên nếu phần ứng quay theo chiều ngược lại thì con trượt sẽ di chuyển theo chiều ngược lại

    Van servo : Công dụng, Cấu tạo,
    Van servo : Công dụng, Cấu tạo,
    Van servo : Công dụng, Cấu tạo,
    Hình 2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của van servo
    a. Sơ đồ giai đoạn van chưa làm việc;
    b. Sơ đồ giai đoạn đầu của quá trình điều khiển;
    c. Sơ đồ giai đoán hai của quá trình điều khiển.


    Kết cấu của van servo
    Ngoài những kết cấu thể hiện ở hình 1 và 2 trong van còn bố trí thêm bộ lọc dầu nhằm đảm bảo điều kiện làm việc bình thước của van. Để cont rượt ở vị trí trung gian thì tín hiệu vào bằng không tức là để phần ứng ở vị trí cân bằng, người ta đưa vào kết cấu vít điều chỉnh
    Các hình dưới là kết cấu của một số loại van servo được sử dụng hiện nay.
    Van servo : Công dụng, Cấu tạo,
    Van servo : Công dụng, Cấu tạo,
    ký hiệu van servo
    Hình 3. Bản vẽ thể hiện kết cấu và ký hiệu của van servo
    a, b, Bản vẽ thể hiện các dạng kết cấu của van servo
    c. Ký hiệu van servo

    van servo
    Van servo : Công dụng, Cấu tạo,
    Hình 4. Kết cấu của van servo một cấp điều khiển
    1. Không gian trống; 2. Ống phun; 3. Lõi sắt của nam châm; 4. Ống đàn hồi;
    5. Càng điều khiển điện thủy lực; 6. Vít hiệu chỉnh; 7. Thân của ống phun;
    8. Thân của nam châm; 9. Không gian quay của lõi sắt năm châm; 10. Cuộn dây của nam châm; 11. Con trượt của van chính; 12. Buồng dầu của van chính.

    Van servo : Công dụng, Cấu tạo,

    Hình 5. Kết cấu của van servo 2 cấp điều khiển
    1. Cụm nam châm; 2. Ống phun;
    3. Càng đàn hồi của bộ phận điều khiển điện thủy lực;
    4. Xylanh của van chính; 5. Con trượt của van chính;
    6. Càng điều khiển điện – thủy lực; 7. Thân của ống phun.
    Van servo : Công dụng, Cấu tạo,
    Hình 6. Kết cấu của van servo 2 cấp điều khiển có cảm biến
    1. Cụm nam châm; 2. Ống phun; 3. Xylanh của van chính; 4. Cuộn dây của cảm biến; 5. Lõi sắt từ của cảm biến; 6. Con trượt của van chính; 7. Càng điều khiển điện – thủy lực; 8. Ống phun; 9,10. Buồng dầu của van chính.


    Van servo : Công dụng, Cấu tạo,
    Hình 3.24. Kết cấu của van servo 3 cấp điều khiển có cảm biến
    1. Vít hiệu chỉnh; 2. Ống phun; 3. Thân van cấp 2; 4. Thân van cấp 3; 5. Cuộn dây của cảm biến; 6. Lõi sắt từ của cảm biến; 7. Con trượt của van chính; 8. Càng điều khiển điện – thủy lực; 9. Thân của ống phun; 10,14. buồng dầu của van cấp 2; 11. Con trượt của van cấp 2; 12. Lò xo của van cấp 2; 13. Xylanh của van cấp 3; 15,16. Buồng dầu của van cấp 3.


    Áp lực chất lỏng lên thành cong



    Trong bài trước mình đã giới thiệu cách xác định áp lực và điểm đặt của lực lên thành phẳng. Tuy nhiên trong thực tế chúng ta gặp không ít các bể chứa, thùng chứa, hoặc nắp đậy hình trụ, hình cầu, … Vậy áp lực chất lỏng tác động lên thành bình chứa dạng cong và điểm đặt của áp lực trong trường hợp này xác định như thế nào? Trong bài này chúng ta sẽ đi trả lời câu hỏi đó.



    Về mặt nguyên tắc, để xác định áp lực của chất lỏng lên bề mặt bất kỳ, chúng ta cần tiến hành xác định 3 thành phần lực và 3 thành phần mômen theo các phương Ox, Oy, và Oz. Phổ biến trong thực tế các bình chứa thường có dạng mặt trụ hoặc mặt cầu, là các mặt cong có mặt phẳng đối xứng thẳng đứng. Khi đó vị trí áp lực tổng hợp của chất lỏng tác động lên mặt cong dạng này thường nằm trên mặt phẳng thẳng đứng đối xứng. 



    Xem xét bề mặt trụ AB vuông góc với mặt phẳng hình vẽ. Xác định áp lực tác dụng lên bền mặt trụ trong 2 trường hợp:
    1) chất lỏng nằm ở phía trên mặt trụ (hình a)
    2) chất lỏng nằm ở phía dưới mặt trụ (hình b)
    Trường hợp 1):
    Xét khối chất lỏng giới hạn bởi mặt trụ AB, các mặt phẳng thẳng đứng đi qua đường biên của cung AB, và mặt thoáng khối chất lỏng, khi đó khối chất lỏng là khối ABCD trên hình vẽ. Ta sẽ đi xét điều kiên cân bằng của khối chất lỏng ABCD. Theo Định luật 3 Newton nếu khối chất lỏng tác dụng lên thành AB một lực F, thì thành AB cũng tác dụng lên khối chất lỏng một lực F theo hướng ngược lại. Trên hình vẽ thể hiện các phản lực của thành AB lên khối chất lỏng trên.
    Chọn hệ trục tọa độ OxyzOz thẳng đứng, Ox nằm ngang và Oy vuông góc với mặt phẳng hình vẽ.
    Các lực tác dụng lên khối chất lỏng ABCD bao gồm: Trọng lượng G, phản lực thành AB, áp lực chất lỏng lên thành phẳng AD và BC, áp lực áp suất p0 lên thành phẳng DC.
    Điều kiện cân bằng theo phương Oz của khối chất lỏng ABCD là:
    Fz=p0Sx+G;
    Ở đó 0 – áp suất tại mặt thoáng; Sx – diện tích chiếu lên phương ngang của mặt AB; G – trong lượng khối chất lỏng ABCD; thành phần p0Sx – là lực tác động lên thành CD của khối chất lỏng.
    Điều kiện cân bằng theo phương Ox của khối chất lỏng ABCD:
    Ta nhận thấy áp lực lên khối chất lỏng tại 2 mặt EC và AD là bằng nhau về độ lớn và ngược chiều. Do đó áp lực chất lỏng lên khối chất lỏng tại 2 mặt EC và AD triệt tiêu lẫn nhau. Khi đó phương trình cân bằng trên phương Ox là:
    Fx=FBE;
    hay Fx = SzρghC+p0Sz;
    ở đó FBE – áp lực chất lỏng lên thành phẳng BE; Sz – diện tích cung AB chiếu lên phương đứng; hC – tọa độ tâm khối của thành phẳng giả BE.
    Phương Oy là phương tiếp tuyến với mặt AB nên Fy = 0;
    Ta xác định được độ lớn và chiều của phản lực F của thành AB lên chất lỏng. Từ đó xác định được áp lực chất lỏng lên thành AB. Độ lớn phản lực F là:

    F = \sqrt F_z^2 + F_x^2
    Trường hợp 2):
    Xét cân bằng của khối chất lỏng giới hạn bởi mặt trụ AB; mặt phẳng ngang đi qua B và mặt phẳng thẳng đứng (vuông góc với mặt phẳng hình vẽ ) đi qua A, ta được khối chất lỏng ABK như hình vẽ (hình b).
    Vẫn chọn hệ trục tọa độ như trường hợp a. Xác định ngay được Fy = 0;
    Cân bằng khối chất lỏng ABK theo phương Ox là:
    Fx=FAK;
    hay Fx = SzρghC+p0Sz;
    ở đó FAK – áp lực chất lỏng lên thành phẳng AK; Sz – diện tích cung AB chiếu lên phương đứng; hC – tọa độ tâm khối của thành phẳng giả AK, cũng chính tọa độ tâm khối thành phẳng BE.
    Cân bằng khối chất lỏng ABK theo phương Oz là:
    Fz=FBK – G1;
    Fz=p0Sx+ρghBSx – G1;
    Ở đó: FBK – áp lực chất lỏng lên thành phẳng BK; FBK= p0Sx+ρghBSx; G1 – trọng lượng khối chất lỏng ABK.
    Nếu đặt G0 – trọng lượng khối chất lỏng hình hộp chữ nhật BKDC, thì G0=ρghBSxG – trọng lượng khối chất lỏng ABCD.
    Ta có G = G0 – G1 = ρghBSx – G1.
    Khi đó Fz=p0Sx+G.
    Ta thấy biểu thức Fx, Fy, Fz trong cả 2 trường hợp 1, 2 là như nhau.

    Xác định điểm đặt của áp lực tổng hợp lên thành cong dạng trụ hoặc cầu:
    Để xác định điểm đặt của áp lực tổng hợp lên mặt trụ hoặc mặt cầu là các mặt phẳng có mặt phẳng đối xứng thẳng đứng. Do tính chất đối xứng trước hết ta có thể xác định là lực tổng hợp sẽ nằm trong mặt phẳng đối xứng này.
    Để xác định điểm đặt cụ thể ta lại có nhận xét tiếp: Tại mỗi tiết diện nhỏ dS trên mặt cong thì áp lực dF đều có hướng vuông góc với dS. Với tính chất của mặt trụ và mặt cầu dF vuông góc với dS suy ra, phương của dF sẽ đi qua tâm mặt cầu, hoặc đi qua tâm cung tròn của tiết diện mặt trụ nằm trên mặt phẳng đối xứng.
    Lại biết các giá trị FxFz, ta dễ dàng xác định góc lệch α của lực tổng hợp F so với phương đứng qua biểu thức tgα=Fx/Fz. Khi đó từ tâm mặt cầu hoặc tâm mặt trụ kẻ đường thẳng lệch góc α so với phương đứng. Điểm giao giữa đường thẳng này và mặt cong đang xét chính là điểm đặt của áp lực tổng hợp (hay còn gọi là tâm áp lực).

    Áp lực chất lỏng lên thành phẳng


    Trong xây dựng thủy lợi, xây dựng đê đập kênh mương, hoặc khi xây dựng các bể chứa luôn cần tính toán áp lực tác dụng của chất lỏng lên thành chứa. Trong bài này mình sẽ trình bày và phân tích cách xây dựng công thức tính toán áp lực lên thành phẳng trong Thủy tĩnh học.Đây cũng chính là cơ sở để giải các bài tập thủy tĩnh học cơ bản.





    Trong bài này có sử dụng kiến thức về mômen tĩnh và mômen quán tính của tiết diện ngang. Bạn nào cần tìm hiểu có thể tải file này về tìm hiểu:
    Bây giờ chúng ta đi nghiên cứu bài toàn này.
    I. Bài toán
    Sử dụng phương trình cơ bản thủy tĩnh học để xác định áp lực tổng hợp của chất lỏng lên thành phẳng, nằm nghiêng với phương ngang 1 góc α (hình vẽ). Chúng ta cần tính áp lực F tác dụng từ hướng chất lỏng lên 1 phần của thành phẳng, được giởi hạn bởi chu tuyến (đường cong kín) có diện tích bằng S.




    Trục Ox hướng theo đường giao tuyến giữa thành phẳng với mặt thoáng của chất lỏng, trục Oy vuông góc với trục Ox và nằm trong mặt phẳng của thành phẳng.
    Trước hết cần xác định thành phần áp lực tác dụng lên phần diện tích vô cùng nhỏ dS:
    dF=pdS=(po+ρgh)dS= podS+ρghdS ;
    Ở đó: po – áp suất tại mặt thoáng chấ lỏng; h – độ sâu từ mặt thoáng tới phần diện tích dS.
    Để xác định áp lực toàn phần ta cần lấy tích phân dF theo toàn bộ diện tích S.
    Ta có:
    F = p_o\int\limits_S^{} dS  + \rho g\int\limits_S^{} hdS  = p_oS + \rho g\sin \alpha \int\limits_S^{} ydS
    Ở đó y – tọa độ diện tích dS.
    Tích phân cuối là momen tĩnh của diện tích S đối với trục Ox và bằng diện tích của nó nhân với tọa độ tâm khối.
    \int\limits_S^{} ydS  = y_C \cdot S
    Suy ra ta có:
    F = poS + ρghCS ; (1.1)
    Với công thức (1.1) này ta có thể nghiệm chứng lại định luật Pascal « Chất lỏng truyền áp suất nguyên vẹn theo mọi hướng » . Ở đây ta thấy môi trường chất lỏng đã truyền áp suất p0 trên bề mặt thoáng chất lỏng nguyên vẹn tới mọi điểm trên mặt phẳng S. Nếu p0 thay đổi 1 lượng ∆p thì tương ứng tại mỗi điểm trên mặt S áp suất cũng thay đổi một lượng ∆p. ( Đây chính là ý nghĩa của định luật Pascal)
    Ở đó hC – độ sâu của tâm khối của diện tích S, hC = yC∙sinα;
    Hay F=(po + ρghC)S=pCS (1.2)

    Phát biểu cho công thức (1.2): Áp lực toàn phần của chất lỏng lên thành phẳng bằng tích diện tích thành phẳng nhân với áp suất thủy tĩnh tại tâm khối của thành phẳng đó.

    Nhận xét

    1. Theo công thức (1.1) ta có thể coi thành phần ρghCS là áp lực sinh ra bởi chính chất lỏng, còn thành phần poS là áp lực sinh không phải bởi chất lỏng. Trong trường hợp tổng quát áp lực tổng hợp thành phẳng phải chịu chính là tổng hợp 2 thành phần lực: thành phần lực sinh ra bởi chất lỏng Fcl và thành phần lực sinh ra không phải do chất lỏng Fn. Với Fn ta hiểu nó không phải sinh ra do mỗi áp suất p0 như trường hợp trên, mà còn phải kể tới do các ngoại lực khác, từ các hướng khác nhau nữa. Riêng thành phần Fcl = ρghC về mặt độ lớn Fcl tương đương với trọng lượng Pcl của khối chất lỏng giới hạn bởi một trụ đứng chiều cao hC, diện tích 2 mặt đáy là S. ( Lưu ý: nói trụ đứng ở đây cần hiểu không nhất thiết phải là trụ tròn, vì S có thể có hình dạng bất kỳ – miễn là bao trong 1 chu tuyến kín)



    2.Theo công thức (1.2) ta đưa ra khái niệm áp lực dư F = pC.dưS.
    Trong các trường hợp khi áp suất po=patm , và cũng tác động lên mặt ngoài của thành phẳng. Lúc này thành phần lực sinh ra do áp suất khi quyển ở 2 mặt trước và sau thành cân bằng, nên có độ lớn bằng 0.

    Khi đó áp suất dư tại tâm khối pC.dư = pC – patm = ρghC . Thành phẳng phải chịu tác động áp lực toàn phần tác động lên thành phẳng bằng trọng lượng của khối chất lỏng.
    Theo biểu thức pC.dưS = ρghCS hay F = Pcl .

    II. Xác định điểm đặt của áp lực toàn phần.
    Như vậy ngoại áp lực sinh ra bởi p0 tại tất cả cả điểm diện tích S là như nhau, do đó lực tổng hợp sinh ra F0 – sẽ đặt vào trọng tâm của diện tích S. Để xác định điểm đặt sinh ra bởi áp lực Fcl – sinh ra do khối lượng chất lỏng, chúng ta sử dụng lý thuyết cơ học (Cơ lý thuyết). Khi đó mômen tổng hợp lực đối với trục Ox bằng tổng mômen các thành phần lực.
    F_cly_D = \int\limits_S^{} ydF_cl

    yD – tọa độ điểm đặt trọng lực khối chất lỏng.
    y_D = \frac\rho g\sin \alpha \int\limits_S^ y^2dS \rho g\sin \alpha y_CS
    Với J_x = \int\limits_S^{} y^2dS
    Suy ra y_D = \fracJ_xy_CS
    Jx = Jx0 + y­2CS;
    Jx0 – momen quán tính của diện tích S so với trục đi qua trọng tâm C song song với Ox.
    yD = yC + Jx0/ (yCS) (1.3)
    Như vậy điểm đặt của lực Fcl – ở thấp hơn tâm khối của diện tích thành phẳng và cách 1 khoảng là
    ∆y=Jx0/(yCS)
    Khi áp suất p0 = patm, và thành ngoài cũng chịu tác động của patm , thì điểm D sẽ là điểm đặt tổng hợp lực lên thành (do áp lực sinh ra 2 phía thành khử nhau). Khi po ≠ patm , điểm đặt của tổng hợp lực: F0 và Fcl xác định theo qui luật cơ học – cân bằng mômen; Khi đó F0 càng lớn, điểm đặt của tổng hợp lực càng gần trọng tâm C.

    Bơm thủy lực dạng piston: Nguyên lý hoạt động


    Bơm piston là một trong số các loại bơm thể tích, trong đó sự chuyển dịch chất lỏng được thực hiện bằng cách đẩy chất lỏng ra khỏi khoang công tác bằng các bộ phận nén ép. Khoang công tác của máy bơm thể tích là một không gian giới hạn nối thông với cửa vào tới cửa ra của máy bơm. Bộ phận nép ép là cơ cấu làm việc của máy bơm, thực hiện đẩy chất lỏng từ khoang công tác ra khỏi máy bơm (piston trụ, piston, màng rung).

    Phân loại bơm piston theo các tiêu chí sau:
    • Dựa theo dạng bộ phận ép: kiểu piston trụ, kiểu piston (chỉ loại piston mỏng dẹt), và kiểu màng rung;
    • Dựa theo đặc tính chuyển động của khâu dẫn động: chuyển động tịnh tiến – khứ hồi; chuyển động quay (bơm trục khuỷu hoặc bơm cơ cấu cam);
    • Dựa theo số chu kỳ nén và hút trong 1 cặp hành trình: bơm piston tác động đơn, bơm piston tác động kép.
    • Dựa theo số lượng piston: bơm piston đơn, bơm piston kép, và bơm nhiều piston;
    Ta đi nghiên cứu một số dạng bơm piston đơn giản sau:

    Bơm piston tác động đơn: Sơ đồ bơm piston tác động đơn như hình 1, piston 2 liên kết với cơ cấu trúc khuỷu – thanh truyền thông qua cán piston 3, nhờ đó mà cán piston thực hiện chuyển động tịnh tiến khứ hồi trong xylanh
    1. Piston trong hành trình đi sang bên phải tạo ra chân không trong khoang công tác, bởi vì đó mà van hút 6 được nâng lên và chất lỏng từ bể chứa 4 theo ống hút 5 đi vào khoang công tác 7.

    Trong hành trình ngược lại khi piston đi sang bên trái, van hút được đóng lại và van nén 8 được mở ra, chất lỏng bị nén đẩy vào đường ống nén 9.
    Như vậy ứng với mỗi vòng quay của động cơ, piston thực hiện 2 hành trình , trong đó có 1 hành trình là nén, lưu lượng theo lý thuyết trong hành trình đó là:
    Q_lythuyet = \fracF\ell n60,\,\,m^3/s (1)
    Ở đó:
    F – diện tích piston, m2;
    l – chiều dài hành trình piston, m;
    n – số vòng quay của động cơ, vg/ph.
    Lưu lượng thực của máy bơm Q nhỏ hơn lưu lượng lý thuyết, nghĩa là có sự xuất hiện rò rỉ, hao hụt lượng chất lỏng từ sự đóng trễ của các van, hoặc do các van lỏng lẻo, độ bít kín giữa piston và cán lỏng lẻo, hoặc do chất lỏng không được hút vào đầy khoang công tác.
    Tỷ số giữa lưu lượng thực và lưu lượng lý thuyết được gọi là hiệu suất thể tích của máy bơm piston.
    \eta _\rmw = \fracQ_thucQ_lythuyet
    Hiệu suất thể tích – là một chỉ số kinh tế cơ bản đặc trưng cho khả năng làm việc của máy bơm.

    Bơm piston tác động kép: So với bơm piston tác động đơn, bơm piston tác động kép có lưu lượng chất lỏng lớn hơn và đều đặn hơn (hình 2). Trong đó mỗi hành trình piston thực hiện đồng thời 2 quá trình nén và hút chất lỏng. Những máy bơm dạng này có thể lắp đặt ngang hoặc đứng sao cho thích hợp nhất.
    Lưu lượng theo lý thuyết của bơm tác động kép là:

    Q_lythuyet = \fracF\ell n60 + \frac(F - f)\ell n60,\,\,m^3/s
    (2)

    f – diện tích cán xylanh, m2.


    Bơm piston vi sai: Trong bơm piston vi sai (hình 3) piston 4 di chuyển trong xylanh được gia công nhẵn 5. Để bít kín piston với thành xylanh sử dụng 2 phương án: phương án 1 dùng vòng bít kín 3, phương án 2 để khe hơn nhỏ. Máy bơm có 2 van: van hút 7 và van nén 6, và có 1 khoang phụ 1.
    Quá trình hút chất lỏng diễn ra trong 1 hành trình của piston từ phải sang trái, nhưng quá trình nén thực hiện ở cả 2 hành trình của piston (sang trái và sang phải). Nghĩa là, hành trình piston sang trái, lượng chất lỏng trong khoang chứ phụ có thể tích là (F - f)\ell bị đẩy vào đường ống nén 2; trong hành trình piston sang phải một lượng chất lỏng có thể tích là f\ell bị đẩy vào đường ống nén 2. Như vậy, sau 2 hành trình của piston thể tích chất lỏng bị đẩy vào ống nén là:
    (F - f)\ell  + f\ell  = F\ell
    (3)


    Ta thấy thể tích chất lỏng sau 2 hành trình của piston như với trường hợp piston tác động đơn. Điểm khác biệt ở đây là trong cả 2 hành trình của piston đều có lượng chất lỏng đổ vào đường ống nén. Như vậy so với trường hợp piston tác động đơn thì lưu lượng của bơm piston vi sai sẽ đều đặn hơn. Lưu lượng bơm piston vi sai tích theo công thức (1).


    Chia sẻ bài viết tới bạn bè!